致密扩散层极限电流型氧传感器的制备方法

技术领域

本发明涉及氧传感器技术领域，尤其是一种致密扩散层极限电流型氧传感器的制备方法。

背景技术

致密扩散障碍层极限电流型氧传感器作为一类新型氧传感器，近年来获得了突飞猛进的发展，对它的研究已成为热点，其剖面结构示意图如图1所示，其主要包括由致密扩散层11和固体电解质层12所组合的双层结构，在测定氧浓度时，该双层结构连接在外电压13的两端，电路上串联电流表14。通过增加该外电压值，得到一系列电流值，直到电流达到饱和(电流不再随外电压值增加而增大)，形成极限电流，该极限电流反应氧浓度。连接外电压13时，电源负极端与致密扩散层11(表面有铂电极)连接，电源正极端与固体电解质层12(表面有铂电极)连接。该双层结构的四周侧面被玻璃粉或玻璃釉等材料15密封，使致密扩散层的外表面可与被测环境接触。氧分子在致密扩散层材料的催化作用下变为吸附氧，在致密扩散层的表面变成氧离子，并在氧浓度化学式梯度的推动下，氧离子由致密扩散层的表面扩散至“致密扩散层和固体电解质层”的界面处，而后在外加电场的推动下，通过固体电解质层中的氧空穴缺陷迁移到阳极，氧离子又在阳极释放电子变成氧分子。

目前，用作致密扩散层的材料主要是混合导体材料，其所具有的高离子导电率和电子导电率，可以保证氧传感器具有高灵敏度等优良性能。但混合导体材料与固体电解质材料属于物化性质差异较大的材料，容易在生产和应用中因两种材料的膨胀率差异出现裂纹、甚至导致外部起密封作用的玻璃釉裂开，使传感器失效。如传统的制备方法包括共压共烧结法，即在模具中填充固体电解质粉料和致密扩散材料共压成素坯，再共同高温烧结得到。在烧结过程中，烧结体易因热膨胀系数及烧结收缩率不匹配而出现裂纹。于是，考虑到匹配性，有研究人员提出使用固体电解质制作致密扩散层，这种致密扩散层可与固体电解质层结合强度高，可形成紧密连接体。但是，由于固体电解质不具有电子电导性，会在致密扩散层内形成很大的电势梯度阻碍氧离子移动，传感器不能使用或灵敏度极差。为了使“固体电解质”制作的致密扩散层具有电子电导率，有研究人员提出在材料中掺入一定量的高电子导电率的材料粉末(如贵金属粉)压合制作致密扩散层，但是掺入量非常难以控制，掺入量过高将阻碍氧离子移动、掺入量过少内部无法形成连续的电子导体，效果很不理想。同时，掺入组分与固体电解质材料之间同样会因匹配性差等原因导致致密层不够致密、影响传感器性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种致密扩散层极限电流型氧传感器的制备方法，可以提高致密扩散层的电子电导率，使致密扩散层的材料选择范围更宽，可解决致密扩散层与固体电介质层间材料匹配性并兼顾致密扩散层高电子电导率的问题，适于大规模生产。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种致密扩散层极限电流型氧传感器的制备方法，其方法包括：分别单独制备固体电解质层和致密扩散层；

在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆膜以形成阳极，在致密扩散层的上表面涂覆Pt浆膜以形成阴极，同时在致密扩散层的厚度方向上侧面涂覆Pt浆条，以与致密扩散层的上表面的阴极电性连接；

将固体电解质层和致密扩散层叠置组合并采用Pt浆粘接，共烧，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封。

优选地，所述技术方案为：分别单独制备固体电解质层和致密扩散层，然后按如下方式之一进行处理：

方式A：

在固体电解质层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，在820-850℃下处理5-15min；在致密扩散层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与上下两个表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min；

将经上述步骤处理的固体电解质层与致密扩散层用Pt浆粘接起来，在820-850℃下处理5-15min，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封；

方式B：在固体电解质层的一个表面涂覆Pt浆膜，在820-850℃下处理5-15min；在致密扩散层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与上下两个表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min；

将经上述步骤处理的固体电解质层未涂覆Pt浆膜的表面与致密扩散层一个表面相对贴合并采用Pt浆粘接起来，在820-850℃下处理5-15min，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封；

方式C：在固体电解质层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，在820-850℃下处理5-15min；在致密扩散层的一个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min；

将经上述步骤处理的固体电解质层与致密扩散层未涂覆Pt浆层的表面相对贴合并采用Pt浆粘接起来，在820-850℃下处理5-15min，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封；

方式D：在固体电解质层的一个表面涂覆Pt浆膜，在820-850℃下处理5-15min；在致密扩散层的一个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与其表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min；

将经上述步骤处理的固体电解质层未涂覆Pt浆膜的表面与致密扩散层未涂覆Pt浆膜的表面相对贴合并采用Pt浆粘接起来，在820-850℃下处理5-15min，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封。

优选地，所述技术方案为：分别单独制备固体电解质层和致密扩散层，然后按如下方式之一进行处理：

方式E：在固体电解质层的上下两个表面涂覆Pt浆膜；

在致密扩散层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与上下两个表面涂覆的Pt浆层连接起来；

将经上述步骤处理的固体电解质层与致密扩散层相对贴合，在820-850℃下处理5-15min，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封；

方式F：在固体电解质层的一个表面涂覆Pt浆膜；在致密扩散层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与上下两个表面涂覆的Pt浆层连接起来；

将经上述步骤处理的固体电解质层未涂覆Pt浆膜的表面与致密扩散层相对贴合，在820-850℃下处理5-15min，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封；

方式G：在固体电解质层的上下两个表面涂覆Pt浆膜；在致密扩散层的一个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与其表面涂覆的Pt浆层连接起来；

将经上述步骤处理的固体电解质层表面与致密扩散层未涂覆Pt浆膜的表面相对贴合，在820-850℃下处理5-15min，得到双层结构体，将所述双层结构体的周侧面用耐高温材料密封。

第二方面，本发明提供一种致密扩散层极限电流型氧传感器的制备方法，其方法为：首先制备固体电解质层-致密扩散层一体式双层结构，并在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆膜以形成阳极，在致密扩散层的上表面涂覆Pt浆膜以形成阴极，同时在致密扩散层的厚度方向上侧面涂覆Pt浆条以与致密扩散层的上表面的阴极电性连接；在所述一体式双层结构的周侧面用耐高温材料密封。

优选地，所述整体式固体电解质层-致密扩散层一体式双层结构的制备方法为共压共烧结法、表面浸渍法、电泳沉积法、化学气相沉积法、真空蒸发镀膜法、冷喷涂法、真空冷喷涂法、超声雾化热解喷涂法、等离子喷涂法、静电喷涂法、3D打印技术或旋转涂覆法得到。

优选地，所述方法为：

在制得固体电解质层-致密扩散层一体式双层结构之后，按如下任一种方式进行处理：

方式一：在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆层后，然后在820-850℃下处理5-15min；在致密扩散层的外表面及其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min；

方式二：在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆层；在致密扩散层的外表面及其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min；

方式三：在致密扩散层的外表面及其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以表面涂覆的Pt浆层连接起来；在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆层，然后在820-850℃下处理5-15min。

优选地，所述820-850℃下处理5-15min的条件优选为850℃下处理10min。

优选地，在致密扩散层厚度方向的侧面涂覆的Pt浆的条数为1条，2条或多条。

优选地，所述固体电解质的材料为YSZ。

优选地，所述致密扩散层的材料为固体电解质或混合导体材料。

(三)有益效果

本发明的技术效果在于：

(1)通过在致密扩散层的厚度方向的侧面上涂覆Pt浆条，拓宽了致密扩散层材料的选择范围。目前现有技术只能使用具有高离子导电性和电子导电性的混合导体材料，而采用本发明的方法后，可以使用固体电解质(氧离子导体材料)制作致密扩散层，拓宽了致密扩散层的材料选择范围，即便固体电解质不具有高的电子电导率，但借助其外周侧面设置的Pt浆条可以显著提高致密扩散层的电子电导率，保证氧传感器的检测灵敏度及其他性能。

(2)固体电解质制作的致密扩散层与同质的固体电解质层材料匹配度高，解决现有氧传感器在高温应用环境和制备过程中因线性系数及烧结收缩率不匹配而出现的裂纹、密封结构破裂等问题，且致密扩散层与固体电解质层之间具有高的结合紧密度，提高氧传感器的性能、及性能的稳定性。并且，Pt连接部的宽度和厚度可精确控制，制备工艺十分简单，适用于大规模生产。相比在材料中掺入贵金属粉制作致密扩散层方法来说，本申请的方法更简单且易于控制，不会在致密扩散层内部引入异质材料而导致致密扩散层的致密度下降的问题。Pt浆条只需要刷涂的工艺设置到致密扩散层上，工艺成本低，工艺简单时间短，成功率高。

(3)现有技术中常用混合导体制作致密扩散层，其与固体电解质或多或少地会在高温下反应导致传感器失效。采用本发明方法后，可使用固体电解质(氧离子导体材料)制作致密扩散层，不会发生氧传感器开裂或者两种材料发生化学反应的问题。

附图说明

图1为现有技术中致密扩散层极限电流型氧传感器的结构示意图。

图2为本发明实施例1的致密扩散层极限电流型氧传感器的结构示意图。

图3为本发明实施例2的致密扩散层极限电流型氧传感器的结构示意图。

图4为本发明实施例1的密扩散层极限电流型氧传感器与现有技术的氧传感器的测氧性能比较。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

如图2所示为本发明一种致密扩散层极限电流型氧传感器的结构示意图。图中包括氧传感器20、外加电源30和电流表。其中传感器20包括位于上层的致密扩散层21和下层的固体电解质层22、以及包覆在致密扩散层21和下层的固体电解质层22周面的高温玻璃密封剂23。在致密扩散层21的上表面设有Pt浆形成的阴极211、在致密扩散层21的厚度方向的侧面上设有Pt浆条212，该Pt浆条212与阴极211电性连接。在固体电解质层22下表面设有Pt浆形成的阳极221。其中，阳极221与外加电源30的正极以Pt丝连接，阴极211与外加电源30的负极以Pt丝连接。两条Pt丝的端部是通过Pt浆与阴极211、阳极221粘接连接。致密扩散层21的下表面和固体电解质层22的上表面之间涂有Pt浆，通过Pt浆粘接连接。其中，致密扩散层21的厚度方向侧面上的Pt浆条212也与致密扩散层21下表面的Pt浆电性连接。其中，Pt浆条212数量可为多条，分散地涂覆在致密扩散层21的周侧面。

上述结构的氧传感器20的制备方法如下：

(1)制备固体电解质层

固体电解质的材料为8YSZ(8％氧化钇稳定二氧化锆)，制备过程为：将硝酸钇，硝酸锆按一定比例配制为盐溶液，剧烈搅拌至完全溶解，在搅拌的状态下滴加氨水，待pH为9时，形成沉淀，将沉淀过滤，然后无水乙醇洗涤数次，之后将沉淀在干燥箱70℃干燥，之后在800℃煅烧2h得到8YSZ固体电解质粉末。将固体电解质粉末在100MPa下压制成直径为10mm的圆片，1500摄氏度烧结10h成型。

(2)制备致密扩散层

使用上述方法制备的8YSZ固体电解质粉末，在100MPa下压制成直径为10mm的圆片，1500摄氏度烧结10h成型。

(3)将步骤(1)得到的固体电解质层上下两面涂覆Pt浆，在侧面涂覆一窄条的Pt浆将上下两面的Pt浆连接起来，在850℃高温处理10min。

(4)将步骤(2)得到的致密扩散层上下两面涂覆Pt浆，在850℃高温处理10min。

(5)将步骤(3)的固体电解质层放在下方，步骤(4)的致密扩散层放在上方，两者之间采用Pt浆粘接起来，于850℃高温处理10min。

其中，在步骤(5)中，还可同时采用Pt浆将两根与外加电源连接的导线(Pt丝)的端部粘接到致密扩散层上方的阴极(Pt浆)和固体电解质层下方的阳极(Pt浆)上，最后统一在850℃高温处理10min，完成Pt丝导线的连接。但本发明的方案中，导线(Pt丝)与氧传感器两极的连接不是重点，因而简要说明。

(6)使用高温玻璃密封剂密封整个周侧面，制得图2所示氧传感器。

本发明制备的氧传感器可在500～900℃、氧浓度0～100vol％下使用。根据图2所示的氧传感器20结构和上述制备方法同步制作一个不含Pt浆条212的氧传感器，并进行测氧性能的比较。

其中，含Pt浆条212的氧传感器20和不含Pt浆条212的氧传感器，其各层厚度和尺寸如下表所示：

其中：

T1表示致密扩散层21的厚度，D1表示致密扩散层21的直径；

T2表示固体电解质层22的厚度，D1表示固体电解质层22的直径；

“T1上Pt厚度”是致密扩散层21上表面的Pt膜厚度；

“T1下Pt厚度”是致密扩散层21下表面的Pt膜厚度；

“T2上Pt厚度”是固体电解质层22上表面的Pt膜厚度；

“T2下Pt厚度”是固体电解质层22下表面的Pt膜厚度。

将上述含侧面含Pt条和不含Pt条的两种氧传感器在温度800℃、氧浓度是0％-10vol％下进行测氧实验。实验结果如图4所示，氧浓度从下到上依次为2vol％、4vol％、6vol％、8vol％、10vol％。

图示结果说明，当致密扩散层21的侧面不设置Pt条时(致密扩散层21与固体电解质为相同材料)的传感器，没有极限电流平台产生，传感器不能进行氧测量。而在致密扩散层21侧面设置了Pt条且Pt条与阴极Pt膜连接，制得的氧传感器21有明显的极限电流平台产生(分别对应2vol％、4vol％、6vol％、8vol％、10vol％)，说明氧传感器20可以进行氧测量且很好用。

上述(1)-(6)步骤的制备方法虽可行，但略显繁琐。为此，本发明在保证质量和可操作的前提下进一步进行工艺步骤合并和简化。由于固体电解质层、致密扩散层都存在涂覆Pt浆和850℃高温处理10min步骤，最后固体电解质层及致密扩散层两层还需要借助Pt浆粘接起来，并再次在850℃高温处理10min的步骤，因此基于简化工艺步骤的目的，可以进行合并处理。比如，在各个步骤的涂覆Pt浆完成之后，再统一进行850℃高温处理。此外，由于最后粘接固体电解质层及致密扩散层两层时需要用到Pt浆进行粘接连接，因此致密扩散层的下表面可先不涂覆Pt浆，仅其上表面涂覆Pt浆膜且在其厚度方向上的侧面上涂覆Pt浆条，然后与上下两表面或仅下表面涂覆Pt浆的固体电解质层采用Pt浆进行粘接，最后统一进行850℃高温处理；或者在致密扩散层的上下两表面/仅上表面涂覆Pt浆和厚度方向的侧面上涂覆Pt浆条，然后与仅下表面涂覆Pt浆的固体电解质层采用Pt浆进行粘接，最后统一进行850℃进行高温处理。

基于上述思路，在单独制备固体电解质层和致密扩散层之后，可采用如下任一方法制备本实施例的氧传感器：

方法B:在固体电解质层的一个表面涂覆Pt浆膜，在850℃下处理10min。在致密扩散层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与上下两个表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在850℃下处理10min。将固体电解质层未涂覆Pt浆膜的表面与致密扩散层一个表面相对贴合并采用Pt浆粘接起来，在820-850℃下处理10min，得到双层结构体，将双层结构体的周侧面用耐高温玻璃密封剂密封。

方法C：在固体电解质层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，在850℃下处理10min；在致密扩散层的一个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在850℃下处理10min；将固体电解质层与致密扩散层未涂覆Pt浆层的表面相对贴合并采用Pt浆粘接起来，在820-850℃下处理10min，得到双层结构体，将双层结构体的周侧面用耐高温玻璃密封剂密封。

方式D：在固体电解质层的一个表面涂覆Pt浆膜，在850℃下处理10min；在致密扩散层的一个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与其表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在850℃下处理10min。将固体电解质层未涂覆Pt浆膜的表面与致密扩散层未涂覆Pt浆膜的表面相对贴合并采用Pt浆粘接起来，在820-850℃下处理10min，得到双层结构体，将双层结构体的周侧面用耐高温玻璃密封剂密封。

方式E：在固体电解质层的上下两个表面涂覆Pt浆膜；在致密扩散层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与上下两个表面涂覆的Pt浆层连接起来；将固体电解质层与致密扩散层相对贴合，在820-850℃下处理10min，得到双层结构体，将双层结构体的周侧面用耐高温玻璃密封剂密封。

方式F：在固体电解质层的一个表面涂覆Pt浆膜；在致密扩散层的上下两个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与上下两个表面涂覆的Pt浆层连接起来。将固体电解质层未涂覆Pt浆膜的表面与致密扩散层相对贴合，在820-850℃下处理10min，得到双层结构体，将双层结构体的周侧面用耐高温玻璃密封剂密封。

方式G：在固体电解质层的上下两个表面涂覆Pt浆膜；在致密扩散层的一个表面涂覆Pt浆膜，同时在其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以与其表面涂覆的Pt浆层连接起来。将固体电解质层表面与致密扩散层未涂覆Pt浆膜的表面相对贴合，在820-850℃下处理10min，得到双层结构体，将双层结构体的周侧面用耐高温玻璃密封剂密封。

最后，可采用Pt浆将两根与外加电源连接的导线(Pt丝)的端部粘接到致密扩散层上方的阴极(Pt浆)和固体电解质层下方的阳极(Pt浆)上，然后一并在850℃高温处理10min，完成导线的连接。Pt丝连接至外加电源和电流表，可在500～900℃、氧浓度0～100vol％工况下进行氧浓度测试。

实施例2

如图3所示为本发明一种致密扩散层极限电流型氧传感器的结构示意图。图中包括氧传感器40、外加电源30和电流表。其中传感器40包括位于上层的致密扩散层41和下层的固体电解质层42、以及包覆在致密扩散层41和下层的固体电解质层42周面的高温玻璃密封剂43。在致密扩散层41的上表面设有Pt浆形成的阴极411、在致密扩散层41的厚度方向的侧面上设有Pt浆条412，该Pt浆条412与阴极411电性连接。在固体电解质层42下表面设有Pt浆形成的阳极421。其中，阳极421与外加电源30的正极以Pt丝连接，阴极411与外加电源30的负极以Pt丝连接。两条Pt丝的端部是通过Pt浆与阴极411、阳极421粘接连接。本实施例中，致密扩散层41和固体电解质层42为一体式双层结构，中间不存在接缝也不需要使用Pt粘接连接。致密扩散层41侧面的Pt浆条412数量可为多条，分散地涂覆在致密扩散层41的周侧面。

上述结构的氧传感器40的制备方法如下：

(1)制备固体电解质粉末YSZ

固体电解质的材料为YSZ，制备过程为：将硝酸钇，硝酸锆按一定比例配制为盐溶液，剧烈搅拌至完全溶解，在搅拌的状态下滴加氨水，待pH为9时，形成沉淀，将沉淀过滤，然后无水乙醇洗涤数次，之后将沉淀在干燥箱70℃干燥，之后在800℃煅烧2h得到8YSZ(8％氧化钇稳定的氧化锆)固体电解质粉末。

(2)制备致密扩散层材料粉末LSM

按摩尔比，La(NO

(3)共压共烧法制一体式双层结构

将(1)制备的8YSZ固体电解质粉末填装到内径10mm模具中，在上面再填充一层LSM粉末，然后在100MPa下压制成圆片，1500℃烧结10h成型。

(4)在圆片LSM表面涂覆Pt浆以形成阴极、厚度方向侧面涂覆Pt浆条与上表面的Pt浆(阴极)连接，在圆片的YSZ下表面涂覆Pt浆以形成阳极，然后高温850℃处理10min。最后，采用耐高温玻璃密封剂将整个周侧面密封，制得图2所示的氧传感器。

在本步骤中，还可同时将作为导线的一根Pt丝的一端用Pt浆与LSM上表面的Pt浆(阴极)粘接，将另一根Pt丝的一端用Pt浆与YSZ下表面的Pt浆(阳极)粘接，最后统一在高温850℃处理10min。该两根Pt丝以与外加电源的正负极连接，以进行氧浓度检测。

关于致密扩散层41与固体电解质层42的一体式双层结构，除了采用“共烧共压法”制备外，还可以采用如下方式制备：表面浸渍法、电泳沉积法、化学气相沉积法、真空蒸发镀膜法、冷喷涂法、真空冷喷涂法、超声雾化热解喷涂法、等离子喷涂法、静电喷涂法、3D打印技术或旋转涂覆法得到。

其中，表面浸渍法是指先制备固体电解质层(或固体电解质素坯)，然后浸渍到含有致密扩散层材料的溶液中，浸渍提拉，干燥、共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构；或者是先制备致密扩散层(或致密扩散层素坯)，然后浸渍到含有固体电解质材料的溶液中，浸渍提拉，干燥、共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，电泳沉积法是将固体电解质层素坯安装在阴极，将带有固体电解质层素坯的阴极浸入具有致密扩散层粉末的悬浮液中，然后进行电泳沉积在电解质层素坯上形成致密扩散层素坯，干燥、共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构；或者将致密扩散层素坯安装在阴极，将带有致密扩散层素坯的阴极浸入具有固体电解质粉末的悬浮液中，然后进行电泳沉积在致密扩散层素坯上形成电解质素坯，干燥、共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，化学气相沉积法是在电解质层素坯上采用化学气相沉积法形成致密扩散层素坯，或者是在致密扩散层素坯上采用化学气相沉积法形成电解质层素坯，之后干燥、共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，真空蒸发镀膜法是在电解质层胚体上采用真空蒸发镀膜法形成致密扩散层素坯，或者是在致密扩散层胚体上采用真空蒸发镀膜法形成电解质层素坯，然后共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，冷喷涂法或真空冷喷涂法是在电解质层胚体上采用冷喷涂法或真空冷喷涂法形成致密扩散层素坯，或者是在致密扩散层胚体上采用冷喷涂法或真空冷喷涂法形成电解质层素坯，然后共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，超声雾化热解喷涂法是在电解质层坯体上采用超声雾化热解喷涂工艺形成致密障碍层坯体，或在致密障碍层坯体上采用超声雾化热解喷涂工艺形成电解质层坯体，然后干燥、然后共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，等离子喷涂法是在电解质层坯上采用等离子喷涂工艺形成致密扩散层素坯，或者是在致密扩散层坯上采用等离子喷涂工艺形成电解质层素坯，然后共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，静电喷涂法是在电解质层素坯上采用静电喷涂法形成致密扩散层素坯，或者是在致密扩散层素坯上采用静电喷涂法形成电解质层素坯，然后共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，3D打印技术在电解质层坯体/电解质层上以3D打印方法形成致密扩散层坯体，或者采用3D打印技术在电解质层上形成致密扩散层坯体，干燥，然后共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

其中，旋转涂覆法是在电解质层坯体/电解质层上以旋涂方法形成致密扩散层坯体，或者采用旋涂方法在电解质层上形成致密扩散层坯体，干燥，然后共同烧结(如在1300-1500℃下)得到一体式双层结构。

上述制备方法虽可行，但略显繁琐。为此，本发明在保证质量和可操作的前提下进一步进行工艺步骤合并和简化。例如，可在制得固体电解质层-致密扩散层一体式双层结构之后，可采用如下任一方法制备本实施例的氧传感器：

方式一：在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆层后，然后在850℃下处理10min；在致密扩散层的外表面及其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min。

方式二：在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆层；在致密扩散层的外表面及其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以表面涂覆的Pt浆层连接起来，然后在820-850℃下处理5-15min。

方式三：在致密扩散层的外表面及其厚度方向的侧面涂覆Pt浆条以表面涂覆的Pt浆层连接起来；在固体电解质层的下表面涂覆Pt浆层，然后在820-850℃下处理5-15min。

本发明通过在致密扩散层的厚度方向的侧面上涂刷至少一条Pt浆条，可以在不向致密扩散层材料内部掺入第二种材料的情况下，提高致密扩散层的电子电导率，有利于提高氧传感器的性能，拓宽作为致密扩散层材料的选择范围(氧离子导体也可用)，结构更加稳定、克服震荡等苛刻条件。涂刷Pt浆条改善致密扩散层电子电导率的方式，使工艺非常简单易操作、成本低、时间短，成功率高。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。